可见光通信(VLC)是一种新兴的接入技术,兼顾了照明和通信,能满足高速数据业务,拥有包括成本低廉,绿色安全,保密性好,易于实现,电磁兼容性好在内的众多优势。和传统射频无线通信不同的是,可见光通信使用强度调制直接检测(IM/DD),要求以光强为载体的发送信号必须是非负实数。而基于直流偏置的正交频分复用系统(DCO-OFDM)通过叠加直流偏置并削去负值信号后得到单极性信号,具有构造简单,频谱效率高的特点,在现阶段研究中吸引了大量关注。本论文将以室内可见光通信系统中的DCO-OFDM为主,展开与之相关的研究。首先,本文对室内可见光通信系统做了系统性的概述,比较了可见光通信和射频无线通信,剖析了可见光通信系统中的若干关键部分,包括光电器件,信道特点,噪声特性,常见应用场景下的功率限制等。本论文将研究两种具有代表性的可见光信道,包括加性高斯白噪声(AWGN)信道和可见光低通信道。信道噪声建模为零均独立的高斯噪声。并且,我们考虑了系统的光功率限制条件和电功率限制条件。其次,本文介绍了D CO-OFDM的系统模型和工作原理,建模分析了该系统中的非线性削波过程,从多个角度分析了DCO-OFDM的系统性能。同时,还选取了另外两种可见光OFDM (ACO-OFDM和PAM-DMT),对它们的系统模型,性能指标进行了讨论。并且,通过仿真和数值计算,分别在AWGN信道下和可见光低通信道下比较了DCO-OFDM与其他可见光OFDM系统的优劣。从仿真结果来看,相比于ACO-OFDM口PAM-DMT,DCO-OFDM的频谱利用率较高,在高信噪比下性能相对更好,但是受直流偏置影响较大。因而,DCO-OFDM系统中的直流偏置优化问题是本文的研究重点。接下来,本文先考虑了AWGN信道,分别讨论了光功率受限,电功率受限,和两者同时受限时的直流偏置和有效功率优化问题。我们从理论上精确地刻画了最优解,深化了对直流偏置分配和DCO-OFDM系统设计的理解。我们还建立了光功率限制和电功率限制的联系,详细讨论了两种功率限制各自对系统性能的影响,并给出了优化问题的快速求解算法。同时,本文还考虑可见光通信中需要保证照明的场景,即恒定光强限制下的问题。最后通过数值计算和仿真验证了上述结论和算法的可靠性。最后,本文研究了可见光低通信道下直流偏置优化问题。在这种更加复杂的情况下,本文根据AWGN信道得到的结论,给出了最优解的范围,提供了精确的全局最优算法和高效的简化算法,并考虑了子载波功率和直流偏置的联合优化问题。通过数值结果,验证了可见光低通信道下相关结论和算法的有效性。